趙 葉，孫一航，賀世昌，楊小辰，張藝童

(陜西群力電工有限責(zé)任公司，陜西寶雞，721300)

1 引言

繼電器是一種自動控制元件,它廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)保護(hù)、生產(chǎn)過程自動化及各類自動、運(yùn)動、遙控和通訊等自動化裝置中,是現(xiàn)代自動化系統(tǒng)中最基本的電氣元件之一。繼電器在裝配過程中,大部分零件的連接方式都采用點(diǎn)焊的方式,兩種零件在相互點(diǎn)焊時(shí),必然會產(chǎn)生焊接飛濺物,這些焊接飛濺物如若清除不干凈將會對繼電器產(chǎn)生致命的影響,因此后期我們會對繼電器進(jìn)行PIND(微粒碰撞噪聲檢測)篩選,剔除PIND檢測不合格的產(chǎn)品。

2 現(xiàn)狀及原因分析

2.1 現(xiàn)狀

某型電磁繼電器為我公司自主研制的1.5立方英寸平衡力式電磁繼電器,采用金屬熔焊密封,具有一個(gè)控制繞組,四組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn),可用于航天、航空等領(lǐng)域切換電路。該產(chǎn)品于2009年設(shè)計(jì)定型,按照產(chǎn)品詳細(xì)規(guī)范的要求,PIND篩選是按照GJB65B-1999中附錄B的要求進(jìn)行最佳軸線方向一個(gè)面的PIND檢測。但是隨著航天、航空等領(lǐng)域的發(fā)展變化,越來越多的用戶對該產(chǎn)品的PIND提出了更高的要求,要求該產(chǎn)品在進(jìn)行PIND檢測時(shí)按照GJB65B-1999中附錄B的要求進(jìn)行兩個(gè)軸向三個(gè)面的PIND檢測。我們跟蹤了該產(chǎn)品近兩年以來的PIND篩選情況,發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品按照用戶的新要求進(jìn)行PIND檢測時(shí),PIND篩選合格率僅有75%左右,嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的投入產(chǎn)出率和順暢交付,不僅造成經(jīng)濟(jì)上的大量損失還影響了我公司的產(chǎn)品信譽(yù)度,因此提高該繼電器PIND篩選合格率成為一件比較重要的事項(xiàng)。

2.2 原因分析

經(jīng)過我們對PIND篩選情況進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計(jì)以及失效分析后發(fā)現(xiàn),該產(chǎn)品PIND篩選檢測時(shí)的主要失效模式是機(jī)械噪聲較大。我們對失效樣品進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)可能存在以下幾種原因:

1)與連接卡相配合的零件之間的配合間隙過大,造成產(chǎn)品產(chǎn)生機(jī)械噪聲。連接卡是連接電磁系統(tǒng)和接觸系統(tǒng)的一個(gè)零件,若與連接卡相互配合的零件之間的配合間隙過大,在做PIND檢測時(shí),連接卡容易晃動。經(jīng)過我們理論計(jì)算得出,該產(chǎn)品連接卡與托片之間的配合間隙為0.2mm～0.33mm,經(jīng)過我們對失效產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以及摸底試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),連接卡在PIND檢測時(shí),受到?jīng)_擊臺沖擊振動作用,會在托片孔內(nèi)進(jìn)行晃動,從而表現(xiàn)出現(xiàn)機(jī)械噪聲。

2)連接卡壓力控制不到位,造成產(chǎn)品產(chǎn)生機(jī)械噪聲。連接卡的材料為銀鎂鎳帶,具有一定的壓力,若是連接卡壓力太小的話,在做PIND檢測時(shí),連接卡容易晃動,形成可動部件。經(jīng)查,該產(chǎn)品內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)中僅要求用校正撥桿撥連接卡,要求連接卡應(yīng)有明顯反力,未提出具體數(shù)值要求,這樣就會存在個(gè)別產(chǎn)品連接卡壓力太小的情況。經(jīng)過數(shù)據(jù)對比以及失效分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)連接卡壓力<1N時(shí),會導(dǎo)致產(chǎn)品在做PIND檢測時(shí)表現(xiàn)出過大的機(jī)械噪聲。

3)雙線圈連接線過長,造成產(chǎn)品產(chǎn)生機(jī)械噪聲。兩個(gè)線圈之間的連接線采用引線夾固定在軛鐵處,在引線夾固定位置附近的連接線較為牢固,而較遠(yuǎn)的地方處于類似懸臂梁的結(jié)構(gòu)。該產(chǎn)品兩個(gè)線圈之間的連接線長度在20mm～25mm之間,當(dāng)產(chǎn)品在做PIND篩選時(shí),在沖擊的作用下連接線會出現(xiàn)晃動,經(jīng)計(jì)算晃動量最大可達(dá)到3mm,如此大的晃動量會撞擊周圍零部件造成產(chǎn)品在做PIND檢測時(shí)表現(xiàn)出過大的機(jī)械噪聲。

4)線圈引出線的連接處固定不到位,造成產(chǎn)品產(chǎn)生機(jī)械噪聲。線圈引出線與底座上的線圈引出線連接處采用聚四氟乙烯套管穿入后壓緊在線圈與固定片之間,隨著產(chǎn)品振動、PIND篩選,引線套管有可能松動,造成產(chǎn)品在做PIND檢測時(shí)表現(xiàn)出過大的機(jī)械噪聲。

5)軸向晃動量過大,造成產(chǎn)品產(chǎn)生機(jī)械噪聲。電磁系統(tǒng)在點(diǎn)焊軸架以后,若軸向竄動量過大時(shí),在做PIND檢測時(shí),軸會在里面晃動。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)文件中規(guī)定軸架點(diǎn)焊以后軸向竄動量≤0.15mm,經(jīng)過我們對合格產(chǎn)品和失效產(chǎn)品的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析后發(fā)現(xiàn),當(dāng)軸向竄動量>0.1mm時(shí),會導(dǎo)致產(chǎn)品在做PIND檢測時(shí)表現(xiàn)出過大的機(jī)械噪聲。

3 改進(jìn)措施及效果驗(yàn)證

3.1 改進(jìn)措施

針對上述分析結(jié)果,我們制定了以下相應(yīng)改進(jìn)措施:

圖1 改進(jìn)前

圖2 改進(jìn)后

2)對連接卡在受力的情況下,其口部的變形量情況進(jìn)行仿真分析,仿真結(jié)果如圖3所示:

圖3 力-位移

從繼電器連接卡靜態(tài)力-位移模擬可知,當(dāng)連接卡受到1N的力時(shí),連接卡口部變形量最大可達(dá)到0.5mm。從該繼電器實(shí)際裝配情況來看,總裝要求連接卡裝入以后,口部變行量大于0.5mm,這與仿真結(jié)果基本接近。經(jīng)查設(shè)計(jì)圖紙,連接卡開口尺寸為3.7mm,電磁系統(tǒng)與接觸系統(tǒng)之間距離為3.15mm,正常情況下連接卡裝入后,口部變形量為0.55mm。從實(shí)際對連接卡的壓力測試情況來看,實(shí)際裝配過程中會存在連接卡壓力<1N的情況,因此在后期應(yīng)重點(diǎn)控制連接卡的開口尺寸,保證零件的尺寸一致性,并且在繼電器機(jī)構(gòu)機(jī)械參數(shù)調(diào)整時(shí),增加對連接卡壓力的測試,解決產(chǎn)品的相關(guān)機(jī)械噪聲問題。

3)線圈包扎完成后,兩線圈之間連接線長度控制在13mm±1.5mm,連接線要盡量控制成直線狀態(tài)(圖5),這樣會將連接線的晃動量從原來的3mm(圖4)大大減小到0.8mm,解決產(chǎn)品的相關(guān)機(jī)械噪聲問題。

圖4 改進(jìn)前

圖5 改進(jìn)后

4)線圈引出線的連接處,原來用穿入聚四氟乙烯套管的方法保護(hù)連接處的絕緣,現(xiàn)改為用熱縮管穿入,熱縮后收緊,然后壓緊在固定片與線圈之間,解決產(chǎn)品的相關(guān)機(jī)械噪聲問題。

5)將軸向竄動量由原來的≤0.15mm改為軸向竄量為0.05mm～0.08mm,改進(jìn)后的軸向竄動量明顯變小,解決產(chǎn)品的相關(guān)機(jī)械噪聲問題。

4 效果驗(yàn)證

采用上述改進(jìn)措施后,近兩年我們根據(jù)合同任務(wù)裝配了多個(gè)批次產(chǎn)品進(jìn)行PIND篩選驗(yàn)證,經(jīng)驗(yàn)證,該產(chǎn)品的PIND篩選合格率相較前兩年有了較大程度的提升,由75%提升至94%以上,解決了該產(chǎn)品PIND篩選合格率低的問題。

5 結(jié)論

本文通過對某型電磁繼電器PIND篩選合格率低的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,總結(jié)出了影響產(chǎn)品PIND篩選合格率的因素,并針對這些因素制定了相應(yīng)的解決措施。經(jīng)過近兩年裝配產(chǎn)品進(jìn)行了篩選驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果表明改進(jìn)措施是有一定效果的,經(jīng)過改進(jìn),大大提高了該電磁繼電器的PIND篩選合格率,減少了廢品損失,降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,為我公司降本增效做出了一定貢獻(xiàn)。經(jīng)過本文的研究,得出的相關(guān)結(jié)論可以有效推廣至同類型電磁繼電器中,具有一定的借鑒價(jià)值。